Webb révèle des détails complexes sur les restes d'une étoile mourante

Note de l'éditeur:Cet article met en évidence les données de la science Webb en cours, qui n'ont pas encore été soumises au processus d'examen par les pairs.

Le télescope spatial James Webb de la NASA a obtenu des images de la nébuleuse annulaire, l'un des exemples les plus connus de nébuleuse planétaire. Tout comme la nébuleuse de l'anneau sud, l'une des premières images de Webb, la nébuleuse de l'anneau présente les structures complexes des dernières étapes d'une étoile mourante. Roger Wesson de l'Université de Cardiff nous en dit plus sur cette phase du cycle de vie stellaire d'une étoile semblable au Soleil et sur la façon dont les observations de Webb lui ont donné, ainsi qu'à ses collègues, des informations précieuses sur la formation et l'évolution de ces objets, faisant allusion au rôle clé des compagnons binaires.

« On pensait autrefois que les nébuleuses planétaires étaient de simples objets ronds avec une seule étoile mourante au centre. Ils doivent leur nom à leur apparence floue, semblable à celle d'une planète, observée à travers de petits télescopes. Il y a seulement quelques milliers d’années, cette étoile était encore une géante rouge qui perdait la majeure partie de sa masse. En guise d'adieu final, le noyau chaud ionise ou réchauffe ce gaz expulsé, et la nébuleuse répond par une émission de lumière colorée. Les observations modernes montrent cependant que la plupart des nébuleuses planétaires affichent une complexité époustouflante. Cela soulève la question suivante : comment une étoile sphérique peut-elle créer des structures non sphériques aussi complexes et délicates ?

« La Nébuleuse de l’Anneau est une cible idéale pour percer certains des mystères des nébuleuses planétaires. Il se trouve à proximité, à environ 2 200 années-lumière, et est brillant – visible avec des jumelles par une claire soirée d'été depuis l'hémisphère nord et une grande partie de l'hémisphère sud. Notre équipe, nommée équipe ESSENcE (Evolved StarS and their Nebulae in the JWST Era), est un groupe international d'experts sur les nébuleuses planétaires et les objets associés. Nous avons réalisé que les observations de Webb nous fourniraient des informations inestimables, puisque la nébuleuse annulaire s'intègre parfaitement dans le champ de vision des instruments NIRCam (Near-Infrared Camera) et MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb, nous permettant de l'étudier dans un espace spatial sans précédent. détail. Notre proposition de l’observer a été acceptée (programme General Observers 1558) et Webb a capturé des images de la nébuleuse annulaire quelques semaines seulement après le début des opérations scientifiques, le 12 juillet 2022.

« Lorsque nous avons vu les images pour la première fois, nous avons été stupéfaits par la quantité de détails qu’elles contenaient. L'anneau brillant qui donne son nom à la nébuleuse est composé d'environ 20 000 amas individuels d'hydrogène moléculaire dense, chacun d'eux étant à peu près aussi massif que la Terre. À l’intérieur de l’anneau, il existe une bande étroite d’émissions d’hydrocarbures aromatiques polycycliques, ou HAP – des molécules complexes contenant du carbone dont nous ne nous attendrions pas à ce qu’elles se forment dans la nébuleuse de l’Anneau. À l’extérieur de l’anneau lumineux, nous voyons de curieuses « pointes » pointant directement vers l’étoile centrale, qui sont proéminentes dans l’infrarouge mais n’étaient que très faiblement visibles sur les images du télescope spatial Hubble. Nous pensons que cela pourrait être dû à des molécules qui peuvent se former dans l’ombre des parties les plus denses de l’anneau, où elles sont protégées du rayonnement direct et intense de l’étoile centrale chaude.

« Nos images MIRI nous ont fourni la vue la plus nette et la plus claire à ce jour du faible halo moléculaire à l’extérieur de l’anneau lumineux. Une révélation surprenante a été la présence de jusqu’à dix éléments concentriques régulièrement espacés au sein de ce faible halo. Ces arcs ont dû se former tous les 280 ans environ, alors que l'étoile centrale se débarrassait de ses couches externes. Lorsqu’une seule étoile évolue en une nébuleuse planétaire, il n’existe aucun processus à notre connaissance qui dure ce genre de période. Au lieu de cela, ces anneaux suggèrent qu’il doit y avoir une étoile compagne dans le système, en orbite à peu près aussi loin de l’étoile centrale que Pluton le fait de notre Soleil. Alors que l'étoile mourante rejetait son atmosphère, l'étoile compagne a façonné l'écoulement et l'a sculpté. Aucun télescope précédent n’avait la sensibilité et la résolution spatiale nécessaires pour découvrir cet effet subtil.

« Alors, comment une étoile sphérique a-t-elle pu former une nébuleuse aussi structurée et complexe que la nébuleuse de l’Anneau ? Un peu d’aide d’un compagnon binaire pourrait bien faire partie de la réponse.